(57)【要約】【課題】各種炉の内部において、燃焼効率やガス化、熱分解の効率を格段に向上させることができ、未燃焼或は未反応の炭化水素成分やタールが炉外に排出されることはなく、また、炉の排出部に接続された生成ガス利用プロセスに未燃焼或は未反応の炭化水素成分やタールが流出することのない新たな方法を提供すること。【解決手段】各種流動層焼却炉又は燃焼炉で原料を流動媒体と共に流動化させながら燃焼させる方法において、前記流動媒体として焼成石灰石又は焼成ドロマイトを使用し、前記流動媒体の多孔質細孔の容量効果により、燃焼中に、前記原料中の炭化水素成分の一部、及び／又は、タールを前記細孔に保持した後、当該細孔内において或は当該細孔から再放出させて燃焼させること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各種流動層焼却炉又は燃焼炉で原料を流動媒体と共に流動化させながら燃焼させる方法において、前記流動媒体として焼成石灰石又は焼成ドロマイトを使用し、前記流動媒体の多孔質細孔の容量効果により、燃焼中に、前記原料中の炭化水素成分の一部、及び／又は、タールを前記細孔に保持した後、当該細孔内において或は当該細孔から再放出させて燃焼させることを特徴とする未燃焼原料又はタールの排出改善方法。
【請求項２】
各種流動層ガス化又は熱分解炉で原料を流動媒体と共に流動化させながらガス化又は熱分解する方法において、前記流動媒体として焼成石灰石又は焼成ドロマイトを使用し、前記流動媒体の多孔質細孔の容量効果により、ガス化又は熱分解中に、原料中の炭化水素成分の一部、及び／又は、タールを前記細孔に保持した後、当該細孔内において或は当該細孔から再放出させてガス化又は熱分解することを特徴とする未反応原料又はタールの排出改善方法。
【請求項３】
各炉の排出部に、焼成石灰石又は焼成ドロマイトを用いた固定層又は移動層又は流動層等を具備する気固接触反応装置を設け、前記炉から排出される原料中の未燃焼或は未反応の炭化水素成分、及び／又は、タールを焼成石灰石又は焼成ドロマイトの多孔質細孔で捕集し、大気への排出又は前記反応装置に接続される生成ガス利用プロセスへの流出を低減する請求項１又は２の未燃焼或は未反応の原料又はタールの排出改善方法。
【請求項４】
各炉におけるフリーボードに、微粉焼成石灰石又は微粉焼成ドロマイトを舞い上がらせて、原料の燃焼中、ガス化中、又は、熱分解中に発生する未燃焼或は未反応の炭化水素成分、及び／又は、タールを焼成石灰石又は焼成ドロマイトの細孔で補集し、大気への排出又は前記炉の排出部に接続される生成ガス利用プロセスへの流出を低減する請求項１又は２の未燃焼或は未反応の原料又はタールの排出改善方法。
【請求項５】
各種固定床燃焼炉、流動層焼却炉、流動層燃焼炉、又は、流動層ガス化又は熱分解炉における各炉の排出部に、焼成石灰石又は焼成ドロマイトを用いた固定層又は移動層又は流動層等を具備する気固接触反応装置を設け、前記炉から排出される原料中の未燃焼或は未反応の炭化水素成分、及び／又は、タールを焼成石灰石又は焼成ドロマイトの多孔質細孔で捕集し、大気への排出又は前記反応装置に接続される生成ガス利用プロセスへの流出を低減することを特徴とする未燃焼或は未反応の原料又はタールの排出改善方法。
【請求項６】
各種固定床燃焼炉、流動層焼却炉、流動層燃焼炉、又は、流動層ガス化又は熱分解炉におけるフリーボードに、微粉焼成石灰石又は焼成ドロマイトを舞い上がらせて、原料の燃焼中、ガス化中、又は、熱分解中に発生する未燃焼或は未反応の炭化水素成分、及び／又は、タールを焼成石灰石又は焼成ドロマイトの細孔で補集し、大気への排出又は前記炉の排出部に接続される生成ガス利用プロセスへの流出を低減することを特徴とする未燃焼或は未反応の原料又はタールの排出改善方法。
【請求項７】
焼成石灰石又は焼成ドロマイトは、固体塩基の石灰石又はドロマイトを高温で焼成してなるものである請求項１〜６のいずれかの未燃焼或は未反応の原料又はタールの排出改善方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動層焼却炉や流動層燃焼炉、或は、流動層ガス化又は熱分解炉などにおいて、原料の燃焼効率或はガス化，反応効率を高め、未燃焼又は未反応の原料の大気中への排出やこれら炉に接続するプロセスへの流出を減らすことができる排出改善方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、流動層燃焼炉などにおいて、天然鉱物により燃料の燃焼と有害ガスの排出を改善する方法とそのための装置が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、流動層燃焼炉で燃料を流動層ベッド材と共に流動化させながら行う燃焼を改善する方法において、流動層ベッド材に酸性白土若しくは活性白土若しくはボーキサイト若しくは活性ボーキサイトを混合して、流動層燃焼炉内に発生するN2O及び炭化水素を分解することにより、燃料の燃焼と有害ガスの排出を改善する方法とそのための装置が提案されている。また、特許文献１には、流動層燃焼炉に接続する脱硫装置のアルカリ吸着剤に、同じく酸性白土若しくは活性白土若しくはボーキサイト若しくは活性ボーキサイトを混合して、流動層燃焼炉から発生したN2O及び炭化水素を分解することにより、燃料の燃焼と有害ガスの排出を改善する方法とそのための装置も提案されている。
【０００４】
しかし乍ら、特許文献１で提案されている方法は、流動層ベッド材に混入する酸性白土などは、触媒として燃料の燃焼を促進し、また、炉内で発生するN2O及び炭化水素を分解したり、流動層燃焼炉から発生したN2O及び炭化水素を分解するが、炉内における燃料の燃焼効率は十分とはいえず、未燃焼の燃料が排気ガスとして炉外に排出されてしまう割合が多く、また、流動層燃焼炉に接続する脱硫装置においても、未燃焼の燃料がそのまま流入して分解もされずに流出してしまう割合が多いという問題があった。
【０００５】
本発明の発明者らは、上記の従来技術における問題に鑑み、その原因を考察したところ、流動層燃焼炉内において、燃料が酸素と十分に接触しないため、燃焼反応が不完全になっていること、即ち、供給された燃料に対し炉内における酸素が不足し燃料が燃焼する前に燃焼ガスと一緒に炉外に排出されてしまうことがその原因になっていることを解明できた。更に、本発明の発明者らは、未燃焼の燃料のほか、燃焼中にタールが発生し、それらのタールも未燃焼の燃料と一緒に大気中に放出され、また、炉に接続された装置に流出されてしまうことも解明できた。
【０００６】
上記の問題を解決する方法として、シリカ，アルミナ，チタニアなど固体酸多孔質粒子を用いて炭化水素やタール成分を炉内で高温（500〜1000℃）で捕集することが提案されている。しかし乍ら、この提案の方法において使用される固体酸多孔質粒子は、人工的に調整されたものであるため高価であるという問題があった。
【０００７】
本発明の発明者らは、上記の問題点とその原因の解明結果に基づき、流動層燃焼炉などの各種炉内における燃料の供給過剰による不完全燃焼を解消するために、炉内に供給した燃料のすべてを一時に炉内の酸素と反応させるのではなく、炉内において燃料の一部を保持し、炉内に均等に配分した状態にして逐次再放出させることができれば、炉内において酸素と反応する燃料のバランスを最適に維持することができ、燃焼効率を格段に向上させることができることを知得した。また、この方法は、未燃焼のタールにも適用でき、タールを好適に燃焼させることができることも知得した。
【特許文献１】特開平１０−４３５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の課題は、各種炉の内部において、燃焼効率やガス化、熱分解の効率を格段に向上させることができ、未燃焼或は未反応の炭化水素成分やタールが炉外に排出されることはなく、また、炉の排出部に接続された生成ガス利用プロセスに未燃焼或は未反応の炭化水素成分やタールが流出することのない新たな方法を提供することにある。
また、本発明の課題は、未燃焼或は未反応の炭化水素成分を炉内において一旦保持して再放出し、炉外においては捕集するための流動媒体などに、天然資源を焼成して得られる安価なものを使用する新たな方法を提供することにもある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決することを目的としたなされた本発明の構成は、各種流動層焼却炉又は燃焼炉で原料を流動媒体と共に流動化させながら燃焼させる方法において、前記流動媒体として焼成石灰石又は焼成ドロマイトを使用し、前記流動媒体の多孔質細孔の容量効果により、燃焼中に、前記原料中の炭化水素成分の一部、及び／又は、タールを前記細孔に保持した後、当該細孔内において或は当該細孔から再放出させて燃焼させることを特徴とするものである。
【００１０】
また、上記課題を解決することを目的としてなされた本発明の他の構成は、各種流動層ガス化又は熱分解炉で原料を流動媒体と共に流動化させながらガス化又は熱分解する方法において、前記流動媒体として焼成石灰石又は焼成ドロマイトを使用し、前記流動媒体の多孔質細孔の容量効果により、ガス化又は熱分解中に、原料中の炭化水素成分の一部、及び／又は、タールを前記細孔に保持した後、当該細孔内において或は当該細孔から再放出させてガス化又は熱分解することを特徴とするものである。
【００１１】
上記構成において、各炉の排出部に、焼成石灰石又は焼成ドロマイトを用いた固定層又は移動層又は流動層等を具備する気固接触反応装置を設け、前記炉から排出される原料中の未燃焼或は未反応の炭化水素成分、及び／又は、タールを焼成石灰石又は焼成ドロマイトの多孔質細孔で捕集し、大気への排出又は前記反応装置に接続される生成ガス利用プロセスへの流出を低減する構成を設けることができ、また、各炉におけるフリーボードに、微粉焼成石灰石又は微粉焼成ドロマイトを舞い上がらせて、原料の燃焼中、ガス化中、又は、熱分解中に発生する未燃焼或は未反応の炭化水素成分、及び／又は、タールを焼成石灰石又は焼成ドロマイトの細孔で補集し、大気への排出又は前記炉の排出部に接続される生成ガス利用プロセスへの流出を低減する構成を設けることができる。
【００１２】
更に、上記課題を解決することを目的としてなされた本発明の別の構成は、各種固定床燃焼炉、流動層焼却炉、流動層燃焼炉、又は、流動層ガス化又は熱分解炉における各炉の排出部に、焼成石灰石又は焼成ドロマイトを用いた固定層又は移動層又は流動層等を具備する気固接触反応装置を設け、前記炉から排出される原料中の未燃焼或は未反応の炭化水素成分、及び／又は、タールを焼成石灰石又は焼成ドロマイトの多孔質細孔で捕集し、大気への排出又は前記反応装置に接続される生成ガス利用プロセスへの流出を低減することを特徴とするものである。
【００１３】
次に、上記課題を解決することを目的としたなされた本発明の他の別の構成は、各種固定床燃焼炉、流動層焼却炉、流動層燃焼炉、又は、流動層ガス化又は熱分解炉におけるフリーボードに、微粉焼成石灰石又は焼成ドロマイトを舞い上がらせて、原料の燃焼中、ガス化中、又は、熱分解中に発生する未燃焼或は未反応の炭化水素成分、及び／又は、タールを焼成石灰石又は焼成ドロマイトの細孔で補集し、大気への排出又は前記炉の排出部に接続される生成ガス利用プロセスへの流出を低減することを特徴とするものである。
【００１４】
上記の各構成において、焼成石灰石又は焼成ドロマイトは、固体塩基の石灰石又はドロマイトを高温で焼成してなるものを使用することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、上記の通りであって、本発明によれば、各種の炉内において、流動媒体の多孔質細孔の容量効果により、燃焼中、或は、ガス化又は熱分解中に、原料中の炭化水素成分の一部やタールを流動媒体の細孔に一旦保持した後、再放出させるので、原料やタールの燃焼、又は、ガス化，若しくは、熱分解を炉内において逐次最適な燃焼速度，反応速度で炉内全体において均等に行わせることができ、未燃焼又は未反応の原料やタールの発生が少なくなり、大気中への排出や炉に接続された生成ガス利用プロセスへの流出を減少させることができるという効果が得られる。
【００１６】
また、本発明によれば、各炉の排出部に、焼成石灰石又は焼成ドロマイトを用いた固定層又は移動層又は流動層等を具備する気固接触反応装置を設けることにより、前記炉から排出される原料中の未燃焼或は未反応の炭化水素成分やタールを焼成石灰石又は焼成ドロマイトの多孔質細孔で捕集し、大気への排出又は前記反応装置に接続される生成ガス利用プロセスへの流出を低減することができるという効果が得られる。
【００１７】
更に、本発明では、流動媒体に天然資源である石灰石やドロマイトを焼成して得られる安価な固体アルカリを使用するため、本発明を適用した各種炉の運転経費を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明の実施の形態例を図により説明する。図１は本発明を流動層燃焼炉に適用した一例の概略図、図２は本発明を流動層燃焼炉とこの炉の排出部に接続する気固接触反応装置に適用した一例の概略図、図３は本発明を流動層ガス化・熱分解炉に適用した一例の概略図、図４は本発明を流動層ガス化・熱分解炉とこの炉の排出部に接続する気固接触反応装置に適用した一例の概略図、図５は本発明に使用する流動媒体の性能についての実験装置の一例を示す概略図、図６は図５の実験装置による実験の経時変化の一例を示すグラフ図、図７は図５の実験装置による実験結果を示す線図、図８は本発明に使用する流動媒体の性能についての実験装置の別例を示す概略図、図９は図８の実験装置による実験結果を示す線図である。
【実施例１】
【００１９】
図１において、１は本発明を適用した一例の流動層燃焼炉、２はこの流動層燃焼炉１の下段に設けた空気分散板で、この分散板２の上に流動媒体である焼成石灰石３が流動可能に充填され、流動層４が形成されている。流動媒体は焼成石灰石３のほか、焼成ドロマイトを使用することができる（この点は、以下の図２〜図３で説明する各炉においても同様である）。これらの焼成石灰石や焼成ドロマイトは、固体アルカリで多孔質の粒子状又は粉状のものである。
【００２０】
５は流動層燃焼炉１内における流動層４の上方の空間に形成されるフリーボードで、このフリーボード５には流動層４から細かい粒子（微粉状の焼成石灰石３′）が舞い上がって飛んでいくようになっている。舞い上がって飛んでいくのは、流動層４において原料が燃焼してできるガスが流動層燃焼炉１の排出部６に向かって流れるとき、そのガス流によって微粉状の焼成石灰石３′が持ち上げられるためである。なお、流動層燃焼炉１には、フリーボード５が形成されない場合もある。
【００２１】
７は流動層４に供給する原料を入れた原料供給装置、８は流動層燃焼炉１の内部に空気を注入するための空気供給装置、９は空気供給装置８と流動層燃焼炉１の熱風供給口Ｋの間に設けられた熱風炉等加熱装置で、空気供給装置８から供給される空気を加熱し、熱風供給口Ｋから流動層燃焼炉１内へ供給するためのものである。10は流動層燃焼炉１において原料を燃焼したときに発生する熱を取り出すための熱交換器である。
【００２２】
11は流動層燃焼炉１の排出部６に接続されたサイクロンで、排出ガスと一緒に排出される流動媒体の粒子状の焼成石灰石３や微粉状の焼成石灰石３′を捕集し、再度、流動層燃焼炉１の流動層４へ供給するためのものである。12はこのサイクロン11の上部に接続したセラミックなどによるフィルタで、排気ガスを大気中へ排出するときにダストを除去するためのものである。
【００２３】
而して、上記流動層燃焼炉１においては、流動層４に原料供給装置７から供給された原料は、焼成石灰石３と共に流動層４において流動し、空気供給装置８から供給され熱風炉等加熱装置９により加熱された空気の酸素と反応して燃焼する。燃焼開始後は原料が燃焼したとき発生する熱によって継続して燃焼する。なお、流動層燃焼炉１が大型の場合は、熱風炉等加熱装置９のところ、或は、流動層燃焼炉１内の流動層４の下部にスタートアップバーナーを取り付け、このバーナーに開始用燃料を吹き込んで燃焼させ熱風を作ることもある（図示せず）。また、流動層４に直接熱風を吹き込むようにしてもよい。
【００２４】
上記の燃焼において、従来は、供給された原料の一部は燃焼しないでそのまま気化し、排気ガスと一緒に排出されてしまったり、また、燃焼によって生成したタールも排気ガスと一緒に排出されてしまうことが多かった。しかし、本発明では、流動層４において、流動媒体である焼成石灰石３の多孔質細孔の容量効果により、燃焼中に、原料中の炭化水素成分の一部やタールを細孔に保持することができるので、流動層燃焼炉１の内部が一時的に酸素不足になったり、原料やタールが酸素と十分接触できないときでも、炉外にそのまま排出されてしまうことはない。
【００２５】
即ち、本発明では、流動層燃焼炉１内において、燃焼中に一時的に起こる酸素不足によって原料が供給過剰状態になったときや、原料の不完全燃焼などでタールが発生したときなどに、焼成石灰石３の細孔により原料の炭化水素成分の一部やタールを保持することができるので、それらが排気ガスと一緒に炉外に排出される割合が減少し、また、細孔に保持された原料の炭化水素成分の一部やタールは上記の酸素不足状態が解消したときに細孔から再放出されるので、原料やタールを流動層燃焼炉１内で過不足なく燃焼させることができる。なお、細孔に保持された原料の炭化水素成分の一部やタールは細孔内においても燃焼する。
【００２６】
また、上記実施例では、流動層４の上部空間にフリーボード5が形成されるが、流動層４において流動している粒子状の焼成石灰石３により保持できなかった原料の炭化水素成分の一部やタールは流動層４からフリーボード５に舞い上がった微粉状の焼成石灰石３′により捕集されるので、大気中への排出をより一層減少させることができる。
【実施例２】
【００２７】
次に、図２により、本発明を流動層焼却炉に適用した例を説明する。なお、図２において、図１で示した符号と同一符号は同一部材を示している。
【００２８】
図２において、21は流動層焼却炉で、この焼却炉21では、流動媒体である焼成石灰石３を図１の流動層燃焼炉１のようにサイクロン11により循環させないで、焼却炉21の内部で流動させるようにしているが、図１の流動層燃焼炉１のように循環させる構成にしてもよい。
【００２９】
Ｐは、流動層焼却炉21の側部に開閉可能に設けた原料となる焼却対象22の投入口である。焼却対象22は、この投入口Pから流動層４の上部に投入され、焼成石灰石３と共に流動しながら燃焼する。燃焼中、焼却対象22の種類によるが、揮発成分が発生し、その揮発成分が酸素と反応して更に燃焼する。そのとき、過剰に揮発成分が発生すると、従来は燃焼排ガスと一緒に炉外に排出されてしまったが、本発明では、この揮発成分（主に炭化水素）が流動する焼成石灰石３の細孔に捕捉され保持される。また、発生するタールも同様に焼成石灰石３の細孔に捕捉され保持される。保持された揮発成分やタールは、炉内における揮発成分の過剰状態が解消されたとき、細孔から再放出されて燃焼することとなる。なお、それらの一部は細孔内においても燃焼する。
【００３０】
また、フリーボード５には流動層４から微粉状の焼成石灰石３′が舞い上がるように流動しているので、流動層４における粒子状の焼成石灰石３の細孔で捕捉されなかった揮発成分やタールを好適に捕集することができ、これらが炉外に排出されるのを防止することができる。
【００３１】
23は、流動層焼却炉21の排出部６にフィルタ12を経て接続させた気固接触反応装置である。この気固接触反応装置23の内部には粒子状の焼成石灰石３が充填され流動層が形成されているので、流動層焼却炉21の排出部６から排出されてしまった揮発成分やタールを、焼成石灰石３の細孔により捕集することができる。なお、図示しないが、気固接触反応装置23内には、焼成石灰石３による固定層又は移動層を設けてもよい。また、この気固接触反応装置23は、図１に示した流動層燃焼炉１に設けることもでき、更に、図示しないが各種固定床燃焼炉の排出部側にも設けることができる。
【００３２】
図２の流動層焼却炉21では、焼却対象22として、例えば、廃プラスチックや木材チップ，廃重油，廃タイヤチップなどのゴム，合成樹脂シート材，紙などが挙げられる。この図２の流動層焼却炉21によれば、炉外に設けた気固接触反応装置23と相俟って揮発成分やタールの大気中への排出を更に減少させることができる。
【実施例３】
【００３３】
次に、図３により、本発明を流動層ガス化・熱分解炉に適用した例を説明する。なお、図３において、図１，２で示した符号と同一の符号は同一部材を示している。
【００３４】
図３において、31は流動層ガス化・熱分解炉で、この流動層ガス化・熱分解炉31では原料をガス化して取り出すことも、原料を熱分解することもできる。
【００３５】
この流動層ガス化・熱分解炉31では、図２に示した流動層焼却炉21のように、流動媒体である粒子状の焼成石灰石３と微粉状の焼成石灰石３′は、それぞれ流動層４とフリーボード５において流動する構成である。
【００３６】
13は流動層ガス化・熱分解炉31の底部などにガス化剤加熱装置14を介して接続されているガス化剤供給装置で、例えば、ガス化剤供給装置13から供給される水をガス化剤加熱装置14で水蒸気にして炉31内に供給し、原料を水蒸気分解する。なお、ガス化剤には、水蒸気のほか、水素などを用いることもある。また、流動層ガス化・熱分解炉31内の流動層４の下部にスタートアップバーナーを取り付け、このバーナーにガス化・熱分解開始用の燃料を吹き込んで燃焼させて加熱するようにしてもよい（図示せず）。
【００３７】
流動層ガス化・熱分解炉31では、加熱されている流動層４に原料供給装置７から原料として例えばナフサが供給されると、流動層４において焼成石灰石３と共に流動しながら熱分解し、メタン，エチレン，プロピレンなどのガス或はブタンガスとなって当該炉31の上部の排出部６から排出され、フィルタ12を経て貯蔵タンク32内に貯蔵される。なお、熱分解して排出されるガスは、供給する原料により異なり、また、熱分解の温度を調節したり、供給するガス化剤を変えることなどによっても変えることができる。
【００３８】
上記の流動層ガス化・熱分解炉31においても、供給した原料が熱分解の反応速度に追いつかないで未反応のまま生成ガスと一緒に炉外に流出してしまうのを防止するため、流動層４において焼成石灰石３の細孔により保持し、この細孔内で又は細孔から再放出して熱分解させることができる。また、フリーボード５には流動層４から微粉状の焼成石灰石３′が舞い上がるように流動しているので、流動層４における粒子状の焼成石灰石３の細孔で捕捉されなかった原料中の炭化水素成分やタールを好適に捕集することができ、炉外に排出されるのを防止することができる。なお、原料としては、ナフサのほか、重油，灯油，軽油，プラスチック，木材，バイオマス，ゴム，新聞古紙などの紙類，各種廃棄物なども使用することができる。
【実施例４】
【００３９】
次に、図４は、図３に示した流動層ガス化・熱分解炉31と同様の流動層ガス化・熱分解炉41であるが、炉外にサイクロン11を設け、流動媒体である焼成石灰石３や微粉状の焼成石灰石３′をこの炉41との間で循環させるようにしている。また、この流動層ガス化・熱分解炉41には、その排出部側に気固接触反応装置42を接続し、未反応の原料中の炭化水素成分やタールを捕集し、気固接触反応装置42に接続した生成ガス利用プロセス43に炭化水素成分やタールが流出しないようにしている。なお、図４において、図１〜３で示した符号と同一の符号は同一部材を示している。
【００４０】
〔実験例１〕
次に、本発明において使用する流動媒体である焼成石灰石が炭化水素成分やタールを保持することができることを、図５に示した実験装置Ａによる実験により実証した結果を示す。この実験装置Ａでは、ポリエチレンの熱分解時に発生する揮発成分を、流動層において焼成石灰石の細孔に保持し、それを再放出させて燃焼させたとき発生する一酸化炭素と二酸化炭素から炭素量を測定した。
【００４１】
実験装置Ａはすべて石英製である。試料流動媒体を充填した反応器B（内径27mm、全長１m）の中に、上から底部に石英製分散板を持つ反応器Ａを挿入し、下からはアルミナに担持したプラチナ（Pt）触媒を充填した反応器Cを挿入した。反応器Bに充填する粒子量はバルク体積で26cm3とした。ガス全流量は2.2Nl／minとした。実験装置Ａを外部から電気炉で加熱し、反応器内を所定の温度に保った。温度範囲は650〜850℃とした。実験は次の手順step１〜step３の順に行った。
【００４２】
Step１： 反応器Ａ，Bに不活性ガス（窒素）を流通し、反応器CにはバルブV1を開けて
O2を供給した。反応器Ａの上部から燃料を供給し、反応器Ａの底部分散板上で加
熱して脱揮発化させた。揮発分のみを反応器Bに充填した試料流動媒体に通過
させ、容量効果によって一部の揮発分を流動媒体に捕集させた。未捕集の揮発分
は反応器Cに入り、ここで酸素と混合して燃焼させた。生成ガス中のCO2，CO
を非分散赤外線式濃度計で測定した。
Step２：バルブV2を開けてO2を反応器Bに供給した。試料流動媒体に保持された炭素
を燃焼させ、生成ガス中のCO2，COを非分散赤外線式濃度計で測定した。
Step３：バルブV3を開けてO2を反応器Ａに供給し、脱揮発化で残ったチャーを燃焼さ
せ、生成ガス中のCO2，COを非分散赤外線式濃度計で測定した。
【００４３】
実験に用いた石灰石は秩父産で、粒子径350〜420μmのものを用いた。組成を表1に示す。
【００４４】
【表１】
2005147517.tif 000003
【００４５】
この石灰石をO2-N2混合ガス中で880℃において焼成し多孔質粒子とした。比較のため、固体酸触媒である多孔質アルミナを3種類用いた。それらの性状を表２に示す。
【００４６】
【表２】
2005147517.tif 000004
【００４７】
図６に実験装置Ａの出口ガス中CO2測定器の出力の経時変化の例（アルミナ多孔質粒子使用時）を示す。Step１では揮発分のうち粒子に捕集されなかった部分が下流で燃焼して生成したCO2が検出されている。Step２では揮発分のうち粒子に捕集された部分が燃焼して検出されている。Step３は揮発分を放出した後の反応器Ａに残ったチャーを燃焼したがCO2はほとんど検出されておらず、この燃料はチャーをほとんど生成しなかった。Step１とStep２のピーク面積から揮発分の全量が測定でき、そのうちStep２で発生したCO2の量から揮発分中の炭化水素のうち多孔質粒子に保持された割合を計算した。なお、試料として焼成石灰石を使用した場合も同様の結果であった。
【００４８】
図７に揮発分中の炭化水素のうち、多孔質粒子に保持された炭素の割合の粒子依存性を示す。焼成石灰石は他の多孔質アルミナと比べて遜色ない揮発分中の炭化水素の保持能力を示した。これにより安価な多孔質粒子である焼成石灰石により揮発分中の炭化水素の保持ができることがわかった。
【００４９】
〔実験例２〕
次に、本発明において使用する流動媒体である焼成石灰石が炭化水素成分やタールを保持することができることを、図８に示した実験装置Ｂによる実験により実証した結果を示す。この実験装置Ｂでは、ポリスチレンの熱分解時に発生する揮発成分中の炭化水素成分を、流動層において焼成石灰石の細孔に保持し、それを再放出させて燃焼させたとき発生する一酸化炭素と二酸化炭素の量を測定した。実験装置Ｂは内径26mmの多孔質分散板付反応管に、各種の試料粒子（多孔質アルミナC、多孔質シリカD、石灰石）を20gを充填した固定層にN2ガスを流通し、約20mgのポリスチレンペレットを１個投入した。ポリスチレンは100％揮発分であるので、ここでは直接ポリスチレンを粒子の上に投入した。温度は800℃とした。粒子上に保持された炭素を酸素で燃焼して生成したCO2から粒子上に析出した炭素量を測定した。
【００５０】
実験装置Ｂによる実験結果を図９に示す。多孔質アルミナC、多孔質シリカD、焼成石灰石ともに同程度の炭素保持量が得られた。これにより、固体酸であるアルミナ，シリカだけでなく、固体アルカリである焼成石灰石にも炭化水素・タールの保持能力があることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、流動層燃焼炉などの各種炉の流動媒体に、容易に入手できる安価な天然資源である石灰石やドロマイトを焼成したものを使用し、流動媒体にシリカ，アルミナ，チタニアなど人工的に調整された高価な固体酸多孔質粒子を使用した場合と比較し、同等かそれ以上の燃焼効率やガス化、熱分解効率が得られる。その結果、炉外に未燃焼や未反応の原料やタールが排出されることがなく、また、炉に接続された生成ガス利用プロセスに未燃焼や未反応の原料やタールが流出することがない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明を流動層燃焼炉に適用した一例の概略図である。
【図２】本発明を流動層燃焼炉とこの炉の排出部に接続する気固接触反応装置に適用した一例の概略図である。
【図３】本発明を流動層ガス化・熱分解炉に適用した一例の概略図である。
【図４】本発明を流動層ガス化・熱分解炉とこの炉の排出部に接続する気固接触反応装置に適用した一例の概略図である。
【図５】本発明に使用する流動媒体の性能についての実験装置の一例を示す概略図である。
【図６】図５の実験装置による実験の経時変化の一例を示すグラフ図である。
【図７】図５の実験装置による実験結果を示す線図である。
【図８】本発明に使用する流動媒体の性能についての実験装置の別例を示す概略図である。
【図９】図８の実験装置による実験結果を示す線図である。
【符号の説明】
【００５３】
１        本発明を適用した一例の流動層燃焼炉
２        空気分散板
３        焼成石灰石
４        流動層
５        フリーボード
６        排出部
７        原料供給装置
８        空気供給装置
９        熱風炉等加熱装置
10        熱交換器
11        サイクロン
12        フィルタ
13        ガス化剤供給装置
14        ガス化剤加熱装置
21        流動層焼却炉
22        焼却対象
23，42    気固接触反応装置
31，41    流動層ガス化・熱分解炉
43        生成ガス利用プロセス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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